(57)【要約】【課題】  特別な調整を要することなく、簡単な構造でプロペラ下部の自航要素を改善した非対称スターンフレーム下部フィン構造を提供すること。【解決手段】  本発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１は、船舶３の船尾５に単板フィン９ａ，９ｂを固定してなる船尾フィン構造である。ここで、単板フィン９ａ，９ｂは、プロペラ７の前方のスターンフレーム下部５ａの左舷、右舷にそれぞれ左右異なった所定の角度で固定されており、かつ、単板フィン９ａ，９ｂの後端側は当該単板フィン９ａ，９ｂの前端側より前進時におけるプロペラ７の回転方向側に傾けて配置されたものである。【選択図】        図１
2005088684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の船尾にフィンを固定してなる船尾フィン構造であって、
前記フィンはプロペラ前方のスターンフレーム下部の左舷、右舷にそれぞれ左右異なった所定の角度で固定されており、かつ、前記各フィンの後端側は当該フィンの前端側より前進時におけるプロペラ回転方向側に傾けて配置されていることを特徴とする非対称スターンフレーム下部フィン構造。
【請求項２】
前記フィンの長さはプロペラの直径Ｄｐの略半分程度であり、前記フィンの幅は０．３〜３〔ｍ〕程度であって、かつ、前記フィンの前端はプロペラの位置より１．０〜１．５Ｄｐの位置に配置し、前記フィンの高さをプロペラ下端〜プロペラ下端＋０．１５Ｄｐの範囲に配置してなることを特徴とする請求項１記載の非対称スターンフレーム下部フィン構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の船尾部のプロペラの前方においてスターンフレームの下部の左舷と右舷に左右異なった角度でフィンを取り付けてなる非対称スターンフレーム下部フィン構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の船尾フィン構造を備えた船舶の一例としては、例えばプロペラを有する船尾部の両舷に上下に多段に主翼フィンをそれぞれ設け、かつ、これら主翼フィンに仰角を設定可能な副翼フィンをそれぞれ設け、しかも、当該各主翼フィンを翼長方向に移動可能にし、主翼フィンに対する副翼フィンの角度を調整できるようにしたものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
この種の船尾フィン構造を備えた船舶では、積荷の状態や船速などの違いで変化する船尾部の流水の流れに応じて、主翼フィンおよび副翼フィンを可動させることにより、常時、プロペラ周辺の海水の流れを整流できるようにしたので、喫水、船種、海域等の条件の地位ガで変化する海水の流れを常にプロペラ面に均等に流入するように整流することができ、伴流を減少させることができで省エネギー運転を可能にし、しかも、プロペラ振動力を減少させることがてきる。
【特許文献１】特開昭６２−３９３９４号公報、明細書および図面参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような船尾フィン構造を備えた従来の船舶にあっては、船舶の状況に応じて船尾フィンにおける主翼フィンの位置を船尾フィンの長さ方向に調整したり副翼フィンの仰角を調整することにより、プロペラ上部に向う流れを整流するものであって、プロペラ下部に流入する流れは左右対象に近く、自航要素に対して良好な流れになっていなっかった。このため、プロペラ上部における自航要素は改善されるものの、プロペラ下部の自航要素については改善されないという不都合があった。
【０００５】
また、上記船尾フィン構造を備えた従来の船舶にあっては、船舶の状況に応じて船尾フィンにおける主翼フィンの位置を船尾フィンの長さ方向に調整したり副翼フィンの仰角を調整するため、その調整を船舶の状況に応じて最適に設定するには、熟練を要するという問題点があった。
【０００６】
さらに、上記船尾フィン構造を備えた従来の船舶にあっては、船尾フィンにおける主翼フィンの位置を船尾フィンの長さ方向に調整したり、副翼フィンの仰角を調整するために複雑な機械的構造やそれの調整機構を必要とし、機器構成が複雑となり、かつ、これを構成するために工数や費用が多くかかるという不都合があった。
本発明は、上述した不都合な点を解消し、特別な調整を要することなく、かつ、簡単な構造でプロペラ下部の自航要素を改善した非対称スターンフレーム下部フィン構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造は、船舶の船尾にフィンを固定してなる船尾フィン構造であって、前記フィンはプロペラ前方のスターンフレーム下部の左舷、右舷にそれぞれ左右異なった所定の角度で固定されており、かつ、前記各フィンの後端側は当該フィンの前端側より前進時におけるプロペラ回転方向側に傾けて配置されていることを特徴とするものである。
請求項２記載の発明では、本願請求項１記載の非対称スターンフレーム下部フィン構造において、前記フィンの長さはプロペラの直径Ｄｐの略半分程度であり、前記フィンの幅は０．３〜３〔ｍ〕程度であって、かつ、前記フィンの前端はプロペラの位置より１．０〜１．５Ｄｐの位置に配置し、前記フィンの高さをプロペラ下端〜プロペラ下端＋０．１５Ｄｐの範囲に配置してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、前記フィンをプロペラ前方のスターンフレーム下部の左舷、右舷にそれぞれ左右異なった所定の角度で固定され、前記各フィンの後端側を当該フィンの前端側より前進時におけるプロペラ回転方向側に傾けて配置されているので、プロペラ下部への流れを左右非対象になり、自航要素を約２０〔％〕向上させることができるとともに、前記フィンを左右一つ設けているだけなので構造が簡単で複雑な調整機構など不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図５は本発明を実施するための最良の形態を説明するための図である。ここで、図１は、本発明を実施するための最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造を後ろ側見た図である。図２は、本発明を実施するための最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造を一方の側面から見た図である。図３は、本発明を実施するための最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造を他方の側面から見た図である。
【００１０】
これらの図において、本発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１は、船舶３の船尾５において、プロペラ７の前側のスターンフレーム下部５ａに、単板フィン９ａ，９ｂを左右それぞれ異なった所定の角度で固定してなる船尾フィン構造であって、次のような構造にされている。
すなわち、前記単板フィン９ａ，９ｂは、前記プロペラ７の前方のスターンフレーム下部５ａの左舷、右舷に左右それぞれ異なった所定の角度で固定されている。また、前記各単板フィン９ａ，９ｂの後端側は当該単板フィン９ａ，９ｂの前端側より、前進時における前記プロペラ７の回転方向側に傾けて所定の角度で配置されている。
【００１１】
なお、前記単板フィン９ａ，９ｂの前端の位置は、当該船舶３の航行速度によって決定され、航行速度が早くなればなるほど前記単板フィン９ａ，９ｂの前端の位置は０．５ステーション側に後退してゆくことになる。また、符号１１は舵であり、符号Ｄｐはプロペラ７の直径を表している。また、符号Ａ．Ｐ．は船尾垂線を、符号ＬＷＬは満載吃水線を表している。
【００１２】
また、前記単板フィン９ａ，９ｂは、例えば正面から見て略台形をしたもので構成すればよい。前記単板フィン９ａ，９ｂは、例えば前記一方の面を平坦面に構成するとともに、他方の面を船体取付部から船体取付部分と開放端側との中間部分まで徐々に厚みが減少する形状にしたものが好適である。さらに、前記単板フィン９ａ，９ｂは、例えば全体として長手方向に流線形状に構成することが望ましい。
【００１３】
以上説明したような本発明を実施をするのに最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１によれば、単板フィン９ａ，９ｂは、図１ないし図３に示すように、前記各単板フィン９ａ，９ｂの後端側を、当該単板フィン９ａ，９ｂの前端側より、前進時における前記プロペラ７の回転方向（図１の矢印Ｐに示す方向）側に傾けて所定の角度で配置し、スターンフレーム下部５ａの左右両舷にそれぞれ配置されていることから、当該単板フィン９ａでは図２に示すように前記プロペラ７の下部（図２でプロペラ７の回転軸より下方）において前記プロペラ７の回転方向（図示下側）に向く方向（図２の矢印Ｙａで示す方向）に流れを向け、単板フィン９ｂでは図３に示すように前記プロペラ７の下部（図３でプロペラ７の回転軸より下方）において前記プロペラ７の回転方向（図示上側）に向く方向（図３の矢印Ｙｂで示す方向）に流れを向けた状態で、前記プロペラ７の下部に供給されることになる。
【００１４】
すなわち、本発明に非対称スターンフレーム下部フィン構造１おける単板フィン９ａ，９ｂによって、前記プロペラ７の下部へ左右非対象流を発生させることになる。
このような作用をさせることにより、プロペラ下部への流体の流れが左右非対象となり、これにより自航要素を約２０〔％〕向上させることができるとともに、前記フィンを左右一つ設けているだけなので構造が簡単でかつ複雑な調整機構など不要になる。
【００１５】
また、本発明を実施するに最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１は、従来のように粘性圧力Ｒｖｐが低下させるという作用を応用したものではなく、自航要素を改善させることにより、船体抵抗の減少をさせることができるものである。
【００１６】
本発明を実施するに最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１では、プロペラ７ の前方の流体の流れを左右非対象に配置した単板フィン９ａ，９ｂにより、プロペラ７ の回転方向に向けて捩じられたような状態（後方から見て右回転流となった状態）でプロペラ７の下部（プロペラ７の回転軸より下）側において供給されることにより、船体抵抗値が改善され、自航要素も２０％も改善されることになる。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明を実施するに最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１において、前記単板フィン９ａ，９ｂの具体的寸法などについ説明する。前記単板フィン９ａ，９ｂは、その長さをプロペラの直径Ｄｐ（図２および図３参照）の略半分程度に設定し、かつ、前記単板フィン９ａ，９ｂの幅を０．３〜３〔ｍ〕程度に設定する。さらに、前記単板フィン９ａ，９ｂの前端は前記プロペラ７の位置より、１．０〜１．５Ｄｐの位置に配置し、前記単板フィン９ａ，９ｂの高さを、前記プロペラ７の下端から前記プロペラ７の下端＋０．１５Ｄｐの範囲に配置することが望ましい。
【００１８】
このような数値に設定された単板フィン９ａ，９ｂについて、実験をした。その実験結果を、図４および図５に表示した。
図４は、本発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造による単板フィンのある場合と、当該フィンのない場合の剰余抵抗係数を水槽実験によって得た特性図であり、横軸にフィールド数Ｆｎを、縦軸に剰余抵抗係数ｒＲ を、それぞれとったものである。
【００１９】
ところで、船舶３が液体上を移動するときの全抵抗をＲＴは、その剰余抵抗をＲＲとし、摩擦抵抗をＲＦとすると、
ＲＴ＝ＲＲ＋ＲＦ                              …〔１〕
で与えらる。
また、余剰抵抗係数ｒＲは、剰余抵抗ＲＲを排水容積と速度とで割ることにより無次元化したものである。すなわち、剰余抵抗係数ｒＲは、流体の密度ρに排水容積の（２／３）乗に船舶３の速度の二乗を掛けた値でもって、剰余抵抗ＲＲ を割ったものとして与えられる。すなわち、剰余抵抗係数ｒＲは、
ｒＲ ＝ＲＲ／｛ρ×排水容積（２／３）×速度２｝
ここに、ρは流体の密度である。
で与えられることになる。
【００２０】
このような剰余抵抗係数ｒＲについて、上記単板フィン９ａ，９ｂを設けたものと、設けなかったものとを実験で確認したところ、図４に示すような特性が得られた。この図４において、点線は上記単板フィン９ａ，９ｂを設けた場合のフィールド数Ｆｎに対する剰余抵抗係数ｒＲを、実線は単板フィン９ａ，９ｂを設けなかった場合のフィールド数Ｆｎに対する剰余抵抗係数ｒＲをそれぞれ示したものである。
【００２１】
ここで、フィールド数Ｆｎ が０．２０のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）４．４６２で、フィン無し（実線）４．６２８となる。また、フィールド数Ｆｎ が０．２１のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）４．５１１で、フィン無し（実線）４．７０２となる。フィールド数Ｆｎ が０．２２のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）４．６３７で、フィン無し（実線）４．８２７となる。また、フィールド数Ｆｎ が０．２３のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）４．６５９で、フィン無し（実線）４．８１２となる。
【００２２】
フィールド数Ｆｎ が０．２４のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）４．７３６で、フィン無し（実線）４．８５５となる。また、フィールド数Ｆｎ が０．２５のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）４．６９７で、フィン無し（実線）４．８４４となる。フィールド数Ｆｎ が０．２６のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）５．０７６で、フィン無し（実線）５．２１６となる。また、フィールド数Ｆｎ が０．２７のときには、剰余抵抗係数ｒＲはフィン付き（点線）５．８３６で、フィン無し（実線）５．９１０となる。
このことから理解できるようには、単板フィン９ａ，９ｂを上述したように構成した場合には、剰余抵抗係数ｒＲは全体として設けなかったものよりよくなることがわかる。
【００２３】
次に、図５は、本発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造による単板フィンのある場合と、その単板フィンのない場合の自航要素を水槽実験によって得た特性図であり、横軸にフィールド数Ｆｎ を、縦軸に自航要素（１−ｔ，１−Ｗｍ ，ηｒ）をそれぞれとったものである。
この図５においてηｒはプロペラ効率であり、プロペラ７が船尾にあることで変わることを示す値であり、通常、０．９９〜１．０２で値が高いほど自航要素がよいとする値である。
【００２４】
また、この図５において、（１−ｔ）は推力減少係数であり、プロペラ７が船尾にあることで、プロペラ推力が減少することを表す値であり、通常、（１−ｔ）は０．７６〜０．８３で値が高いほど自航要素がよいとする値である。
さらに、図５において、Ｗｍ は伴流係数で、プロペラ７の位置での船の伴流係数を示すものであり、通常、１−Ｗｍ は０．５〜０．７で、値が低いほど自航要素がよくなるという値である。
【００２５】
上述したような具体的な値を持って形成された非対称スターンフレーム下部フィン構造１によれば、剰余抵抗係数ｒＲ は、図５の点線で示すように単板フィン９ａ，９ｂがないもの（図５の実線で示されているもの）から比較して、小さな値を示すことがわかる。
このように本発明の実施例に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造によって、プロペラ７の下部への流体の流れが左右非対象となり、これにより自航要素を約２０〔％〕向上させることがわかるとともに、前記単板フィン９ａ，９ｂを左右一つ設けているだけなので構造が簡単となって、しかも、複雑な調整をする必要がなくなる。
【００２６】
また、本発明の実施例に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１は、従来のように粘性圧力Ｒｖｐが低下させるという作用を応用したものではなく、自航要素を改善させることにより、船体抵抗の減少をさせることができるものである。
本発明の実施例に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造１では、プロペラ７ の前方の流体の流れを左右非対象に配置した単板フィン９ａ，９ｂにより、プロペラ７ の回転方向に向けて捩じられたような状態（後方から見て右回転流となった状態）でプロペラ７の下部（プロペラ７の回転軸より下）側において供給されることにより、船体抵抗値が改善され、自航要素も２０％を改善されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を実施するための最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造を後ろ側見た図である。
【図２】本発明を実施するための最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造を一方の側面から見た図である。
【図３】本発明を実施するための最良の形態に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造を他方の側面から見た図である。
【図４】本発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造による単板フィンのある場合と、当該フィンのない場合の剰余抵抗係数を水槽実験によって得た特性図である。
【図５】本発明に係る非対称スターンフレーム下部フィン構造による単板フィンのある場合と、その単板フィンのない場合の自航要素を水槽実験によって得た特性図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  非対称スターンフレーム下部フィン構造
３  船舶
５  船尾
７  プロペラ
９ａ，９ｂ  単板フィン
１１  舵
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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